Вопрос 6: Объяснить причины и характер изменения напряжения вторичной обмотки при изменении нагрузки.
Ответ 6: Если пренебречь током холостого хода то упрощенная схема замещения трансформатор в режиме нагрузки может быть представлена схемой (рис6-1)
Рис 6-1
Если напряжение U1=U1ном неизменно, то при изменении Z2 будут изменяться напряжения и токи первичной и вторичной обмоток трансформатора. Чтобы определить изменение напряжение вторичной обмотки его обычно приводят к числу витков первичной обмотки: Uי2=(w1/w2)U2. Изменением напряжения называют разность действующих значений приведенного вторичного напряжения Uי2 в режиме ХХ и при заданном комплексном сопротивлении Z2. В режиме холостого хода Uי2 = U1ном . Поэтому :
Δ U%=( U1ном- Uי2)/ U1ном100%
Если cos φ2 = cosφk то Δ U будет максимальным. U1 -Uי2= ZK I1
Внешней характеристикой тр-ра называют зависимость U2=f(I2) при постоянном коэффициенте cos φ2 и постоянном U1ном .
Обычно
его выражают в относительных единицах
U2/U2ном
= f(I2).
Эта зависимость дается уравнением:
U2/U2ном = 1-кЗ I1ном/ U1ном ( RK cos φ2 + XK cosφk).
где кЗ = I2/I2ном - коэффициент загрузки трансформатора.
При изменении коэффициент загрузки трансформатора в пределах 0<kЗ<1 напряжение на выходе трансформатора U2 изменяется всего на несколько процентов.
Уменьшение напряжения U2 происходит из–за падения напряжения на внутренних сопротивлениях обоих обмоток трансформатора.
В трансформаторах малой мощности рассеяние незначительно и внутренне сопротивление обмоток чисто активное. В этом случае изменение напряжения :
ΔU= RK I1ном/ U1ном 100%.
Вопрос 7: Как определяется кпд силовых трансформаторов?
Потери в трансформаторе по природе аналогичны потерям в катушке с сердечником.
Это тепловые потери за счет нагрева проводов обмотки, потери на гистерезис и на вихревые токи.
КПД силовых трансформаторов η= Р2/Р1 , где Р2= U2I2 cos φ2
В нашем опыте сопротивление нагрузки чисто активное, поэтому cos φ2=1.
Однако т.к. Р1 и Р2 близки при таком расчете допускается большая ошибка.
В номинальном режиме более точное измерение достигается путем измерения непосредственно потерь. Мощность Р1 = Р2 + Рм + РЭ
где Рм и РЭ магнитные и электрические потери соответственно .
При номинальных значениях первичных напряжения U1ном и тока I1ном магнитные потери в магнитопроводе и электрические потери проводах равны практически активным мощностям трансформатора в опытах холостого хода и короткого замыкания соответственно:
η= Р2/ (Р2 + РМ+РЭ)
Рм = Р0 - измеряется в опыте холостого хода,
РЭ – РКЗ - измеряется в опыте короткого замыкания.
В общем случае необходимо включить в цепь нагрузки ваттметр.
КПД трансформатора зависит от коэффициента мощности cosφ2 и коэффициента загрузки Кз = I2/I2ном.
К
ПД
силовых трансформаторов составляет
обычно 70 - 99%.